Ученые обнаружили новый метод диагностики мужского бесплодия

Исследователи открыли новое явление: сперматозоиды мышей могут вызывать слияние нерепродуктивных клеток хомяков с образованием синцития — клетки с множеством ядер.

Исследование, опубликованное в eLife, показывает, что степень этого многоядерного слияния зависит от оплодотворяющей способности сперматозоидов. После дальнейшей валидации эти данные могут быть использованы для создания новых диагностических инструментов.

По данным ВОЗ, бесплодие затрагивает около 15% населения мира. Ранее для оценки способности сперматозоида к оплодотворению (фузогенного потенциала) использовался тест проникновения в ооцит хомяка, но сейчас он считается устаревшим. Стандартизированного метода для анализа фузогенного потенциала спермы пациента в настоящее время нет.

«У млекопитающих слияние сперматозоида с плазматической мембраной яйцеклетки опосредовано взаимодействием двух белков: IZUMO1 на сперматозоиде и JUNO на яйцеклетке (ооците)», — объясняет соавтор работы Клари Валанси.

В новом исследовании команда инкубировала сперматозоиды взрослых мышей с клетками почки детеныша хомяка (Baby Hamster Kidney, BHK), генетически модифицированными для экспрессии JUNO. Ученые с удивлением обнаружили, что сперматозоиды индуцировали слияние клеток BHK в одну многоядерную клетку (синцитий). Этот эффект также наблюдался при использовании клеток эмбриональной почки человека.

Многоядерность зависела от присутствия JUNO, но одного этого было недостаточно. Только клетки, с которыми слились сперматозоиды, образовывали синцитии, а уровень многоядерности зависел от количества добавленных сперматозоидов. Это указывает, что для индукции последующего слияния необходимо предварительное слияние сперматозоида с клеткой BHK, экспрессирующей JUNO.

Эксперименты с двумя популяциями клеток, экспрессирующих разные флуоресцентные маркеры, показали, что слияние BHK-BHK не происходило, если JUNO экспрессировала только одна или ни одна из популяций. Это подтвердило, что индуцированное спермой многоядерное слияние зависит от экспрессии JUNO на всех клетках BHK. Команда назвала этот процесс SPICER (SPerm-Induced CEll-cell fusion Requiring JUNO).

Далее команда оценила потенциал SPICER для определения фузогенного потенциала спермы:

• Сперма мышей, инкубированная в среде, предотвращающей капацитацию (процесс приобретения сперматозоидом способности к оплодотворению), не могла сливаться с клетками BHK и индуцировать образование синцитиев.
• Полностью капацитированные сперматозоиды, инкубированные с антителом, блокирующим IZUMO1, также не образовывали многоядерные клетки.

Для проверки связи между слиянием клеток и оплодотворяющей способностью ученые сравнили уровни многоядерности с результатами ЭКО (in vitro fertilization, IVF). Была обнаружена значимая положительная корреляция между образованием синцитиев и уровнем оплодотворения.

Таким образом, процесс SPICER зависит от полностью капацитированных сперматозоидов и их оплодотворяющего потенциала, что подтверждает его потенциальное использование в качестве диагностического инструмента.

«Мы описали новое явление, при котором сперматозоиды могут индуцировать слияние клеток, экспрессирующих JUNO, в культуре, напоминая вирус-подобное слияние клеток при инфекции», — заключает соавтор работы Бенджамин Подбилевич. — «Поскольку степень многоядерности коррелировала с оплодотворяющим потенциалом спермы, SPICER может стать шагом к созданию надежного, быстрого и простого метода прогнозирования функции сперматозоидов при диагностике мужского бесплодия».

Авторы призывают к дальнейшим исследованиям для валидации результатов. Для полного раскрытия диагностического потенциала SPICER потребуются эксперименты с человеческой спермой.